盡管LED在汽車前照燈中的應用有一些閃亮的例子，但是其采用率的增長速度仍然不如人們預期的那么快，相對于面向普通照明之固態照明(SSL)產品的激增而言尤其如此。汽車應用提出了一種獨特的設計挑戰，而且成本處于相對較高的水平。然而，LED有望在車前燈中增添獨特的功能。而且，我們將提出一種能夠打造出擁有堅固型功能之車前燈系統的設計選項。
您可以將普通照明和汽車照明作比較。我們都還記得傳統的鎢絲燈泡。在2013年底，大多數美國家庭中常用的40W和60W白熾燈泡禁止在美國制造或從國外進口；不過，它們仍然可以采購。另外還應注意的是，75W和100W燈泡在2012年就逐步地淘汰了。
這些燈遭到淘汰的原因是，美國環境保護署(EPA)要求提高電-光輸出功效。這么要求的主要理由是，有助于降低電耗(因此降低了發電量)，因為事實上，美國住宅照明約占美國電力消耗的14%(數據來源：Energy Information Administration)。固態LED照明燈僅需要約1/8的電力，就可產生同等流明的光輸出，因此LED燈已經成功進入了我們今天的世界。
照明燈從白熾燈到固態電子燈的演變過程與目前發生在汽車行業中的車輛照明的轉變類似。盡管紅光LED燈已經用在尾燈中10多年了，但是只是在最近，汽車內部和前向照明系統的變化才導致LED燈的采用率出現了顯著提高。例如，超過70%的汽車內部指示燈和超過45%的儀表顯示器背光照明采用了LED燈。相比之下，目前55%的白天行車燈(DRL)和大約5%的前燈采用了LED燈。盡管前燈(近光、遠光、霧燈)代表著最大的商機，但也是滲透率最低的市場，很多人發現了這一矛盾，我就是其中之一。出現這種明顯矛盾的主要原因之一是成本，汽車制造商無法以消費者愿意支付的價格提供LED前燈。
汽車前燈
在探討前燈采用率低的背景原因之前，了解一下為什么很多駕駛員甚至原始設備制造商都偏愛LED照明解決方案，而這是很有用的。LED照明解決方案受到偏愛的原因包括但不限于以下各項：
性能和設計靈活性―LED外形尺寸小，因此提供了設計靈活性，LED還提供范圍很大的調光能力。記住，人眼對光輸出的微小偏差是非常敏感的。
節能和較低的二氧化碳排放量―LED不僅具備較高的功效，因而降低了為它們供電所需的能量，而且還具備顯著地延長的生命周期。
成本―這個特點似乎與直覺相悖，但是在非前燈應用中，成本持續下降、耐用性和卓越的質量已經使LED成為最終消費者價值的新標準。
監管―很多政府法規規定了對白天行車燈和前燈以及其他照明應用的要求，這些法規導致對LED照明的需求增大了。
奧迪被普遍認為是LED應用的領導者，我想，任何人對這一點都不會感到驚訝，因為奧迪在幾乎任何外部汽車照明應用中都使用了LED。任何人在后視鏡中看到奧迪著名的“眼眉”白天行車燈，都會覺得非常引人注目。此外，奧迪是第一家使用LED前燈的汽車制造商，用在了2004年的奧迪R8中。而且，該公司因其能夠引導光束(圖1示出了光束控制的一個實例)的矩陣式車前燈而廣為人知。
圖1：此圖示出了矩陣式LED車前燈是怎樣散射光的
那么，LED前燈為什么沒有像用于其他形式汽車照明的LED那樣流行起來呢？答案當然是成本。可以取代LED前燈的其他產品包括：白熾燈、鹵素燈或高密度放電(HID)氙氣燈。可比LED燈的價格可能比鹵素前燈(1962年首先在歐洲推出，但直到1978年才在美國得到采用)高100%，比HID氙氣燈(要實現與HID氙氣前燈可比的性能，需要一個比更低性能鹵素燈價格高得多的LED解決方案)高1.5倍。順便提一句，首款HID氙氣前燈出現于1991年的寶馬7系列中。
哪里適合LED
一般而言，LED前燈的亮度介于鹵素燈和HID燈之間，但是LED燈的光線聚焦度高得多，而且還可以控制產生不同形狀。此外，由于LED燈尺寸很小，因此允許使用各種擺放和安裝方式，汽車制造商能夠開發各種形狀的LED燈和組裝方法，以完美地與車型相配。
盡管LED發光時不產生熱量，但是通電時，在它們的發射器底部確實產生一定的熱量，因此對相鄰組件和連接電纜造成了潛在風險。由于這個原因，LED前燈需要冷卻系統(例如散熱器或風扇)以避免熔化。此外，這類冷卻系統位于發動機艙內，對于其他一些需要保持合適溫度的系統而言，發動機艙不是個太涼爽的區域。這是LED前燈更難以設計、更難以在汽車中采用的另一個原因，也因此比HID燈價格更高。
另外，LED也許并不是下一代車前燈的唯一備選方案。美國商業類雜志近期發表的一篇文章描述到：奧迪(Audi)目前在其高性能R8車系中推出了一款可任選的激光遠光燈。該系統的卓越之處是不會把光照射到行駛在其前方的車輛上，因此遠光燈可以保持接通并自我調節，即使其前方有多達8輛汽車也不例外。與LED遠光燈相比，Audi的激光聚光燈能夠沿著行駛的道路把其光束投射兩倍之遠(超過500英尺)，從而為駕駛者提供更大的能見距離。
IC有助于LED前燈的采用
現在讓我們來解決在驅動LED的挑戰。白熾燈要產生光輸出，所需全部條件就是其燈絲中要有電流通過，與此不同，LED需要專門的集成電路來驅動。(圖2)
圖2：LT3956IC可在寬調光范圍驅動串聯LED
今天，LED驅動器IC必須具有的一個關鍵性能特點是能夠充分調光。LED是用恒定電流驅動的，其DC電流值與LED亮度成比例。要通過控制LED電流改變LED亮度，有兩種調光方法。
第一種是模擬調光，通過降低恒定的LED電流值，成比例地降低LED的DC電流值。降低LED電流可能導致LED色彩改變，或者LED電流控制不準確。第二種方法是數字或脈沖寬度調制(PWM)調光。PWM調光以等于或高于100Hz的頻率接通和斷開LED，這樣的變化人眼察覺不到。PWM調光占空比與LED亮度成比例，而接通時的LED電流值保持在由LED驅動器IC設定的值，從而在高調光比時保持了LED顏色的恒定。在某些應用中，這種PWM調光方法可實現3000：1的調光比。
讓我們更加詳細地看一下典型車前燈電路中的一款專用LED驅動器IC。新型LT3965可接受80V輸入和輸出，并能夠實現一款恒定電流、恒定電壓轉換器。這拓撲使該器件能夠驅動大電流LED。參見圖3。該器件具備一個內部低壓側N溝道功率MOSFET，輸入額定值為84V、3.3A，由一個內部調節的7.15V電源驅動。固定頻率、電流模式架構可在很寬的電源和輸出電壓范圍內實現穩定運行。以地為基準的電壓FB引腳作為幾個LED保護功能的輸入，還使該轉換器可以作為一個恒定電壓源使用。頻率調節引腳使用戶能夠在100kHz至1MHz范圍內設定頻率，以優化效率、性能或外部組件尺寸。
圖3：一個I2C8-開關矩陣式調光器LED驅動器IC
LT3956在LED串的高壓側檢測輸出電流(常稱為高壓側電流檢測)。這是最靈活的LED驅動方法，可實現升壓、降壓或降壓-升壓模式配置。
盡管LED前燈目前的市場滲透率低，但是顯然，性能提升太有吸引力了，汽車制造商對LED燈目前這種態度不可能持續太久。產生吸引力的原因包括：提高駕駛員行車安全性、靈活改變車身造型的能力、節能以及純粹為了實現好看的外觀。我們都知道，汽車外觀好看，我們就想買。您以后在駕車四處行走時，請留心看一下矩陣式照明，因為當您看向后視鏡時會發現，矩陣式照明及LED前燈的使用將有大幅增加。
